不同的腐蚀性介质工况下如何选择不同的的化工阀门

October 15th, 2009

化工行业中,在腐蚀性介质工况下,防腐蚀是化工设备中最关键的地方,如没有选择正确的化工阀门,稍有不慎,轻则损坏设备,重则造成事故甚至引发灾难。据有关统计资料显示,化工设备的破坏约有 60% 是由腐蚀引起的,因此在化工设备选型时首先要注意选材的科学性。现在有一种误区,认为不锈钢阀门是“万能阀门”,不论什么介质和环境条件都可以使用不锈钢阀门,这是不正确地,也是很危险地。

下面针对一些常用化工介质谈谈选择化工阀门的要点:

1、硫酸介质

作为强腐蚀介质之一,硫酸是用途非常广泛的重要工业原料。不同浓度和温度的硫酸对材料的腐蚀差别较大,对于浓度在 80% 以上、温度小于 80℃ 的浓硫酸,碳钢和铸铁有较好的耐蚀性,但它不适合高速流动的硫酸,不适用作泵阀的材料;普通不锈钢如 304 (0Cr18Ni9)、316 (0Cr18Ni12Mo2Ti) 对硫酸介质也用途有限。因此输送硫酸的泵阀通常采用高硅铸铁(铸造及加工难度大)、高合金不锈钢(20号合金)制造。氟塑料具有较好的耐硫酸性能,采用衬氟泵阀(F46)是一种更为经济的选择。如果压力过大,温度升高,塑料阀的用点就会受到冲击,这时只能选择比它贵的多的陶瓷球阀。

2、盐酸介质

决大多数金属材料都不耐盐酸腐蚀(包括各种不锈钢材料),含钼高硅铁也仅可用于 50℃、30% 以下盐酸。和金属材料相反,绝大多数非金属材料对盐酸都有良好的耐腐蚀性,所以内衬橡胶泵和塑料泵(如聚丙烯、氟塑料等)是输送盐酸的最好选择。但这样的介质如果温度超过了 150℃,或者压力大于 16 公斤时,任何的塑料(包括聚丙烯、氟塑料甚至是聚四氟乙烯)都将不能胜任。而目前市面上尚未有很理想的阀门,不过可以试试现在新兴的陶瓷球阀,这种阀门的优点是自润滑性、扭矩力小、不老化,寿命比一般的阀门要长得多,它的缺点就是,价格比塑料阀门高的多。

3、硝酸介质

一般金属在硝酸中会被迅速腐蚀破坏,不锈钢是应用最广的耐硝酸材料,对常温下一切浓度的硝酸都有良好的耐蚀性。值得注意的的是含钼的不锈钢(如 316、316L)对硝酸的耐蚀性会不如普通不锈钢(如 304、321)。而对于高温硝酸,通常采用钛及钛合金材料。

4、醋酸介质

它是有机酸中腐蚀性最强的物质之一,普通钢铁在一切浓度和温度的醋酸中都会严重腐蚀,不锈钢是优良的耐醋酸材料,含钼的 316 不锈钢还能适用于高温和稀醋酸蒸汽。对于高温高浓醋酸或含有其它腐蚀介质时,可选用高合金不锈钢或氟塑料泵。

5、碱(氢氧化钠)

钢铁广泛应用于 80℃ 以下、30% 浓度内的氢氧化钠溶液,也有许多石化工厂在 100℃、75% 以下时仍采用普通钢铁,虽然腐蚀增加,但经济性好。普通不锈钢对碱液的耐蚀性与铸铁相比没有明显优点,如介质中容许少量铁份掺入,不推荐采用不锈钢。对于高温碱液多采用钛及钛合金或者高合金不锈钢。

6、氨(氢氧化氨)

大多数金属和非金属在液氨及氨水(氢氧化氨)中的腐蚀都很轻微,只有铜和铜合金不宜使用。

7、氯气(液氯)

大多数金属阀抗氯气的腐蚀都是很有限的,尤其是氯气带水的情况,包括各种的合金阀门。这种情况下,四氟阀门是个很不错的选择,但是生产氯碱的化工厂会发现:四氟阀用的时间稍微一长,扭矩力增大,四氟老化的问题就会凸显出来,这种情况下发生的泄露就是致命的。可以考虑用衬四氟陶瓷球芯替换原来的普通衬四氟阀门,利用陶瓷的自润滑性和四氟的耐腐蚀会有完美的效果。

8、盐水(海水)

普通钢铁在氯化钠溶液和海水、咸水中腐蚀率不太高,一般须采用涂料保护;各类不锈钢也有很低的均匀腐蚀率,但可能因氯离子而引起局部性腐蚀,通常采用 316 不锈钢较好。

9、醇类、酮类、酯类、醚类

常见的醇类介质有甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇等,酮类介质有丙酮、丁酮等,酯类介质有各种甲酯、乙酯等,醚类介质有甲醚、乙醚、丁醚等,它们基本没有腐蚀性,常用材料均可适用,具体选用时还应根据介质的属性和相关要求做出合理选择。另外值得注意的是酮、酯、醚对多种橡胶有溶解性,在选择密封材料时要避免出错。

还有许多其它介质不能在此一一介绍,总之在选材时切不可随意和盲目,应多查阅相关资料或借鉴成熟经验。

超低温阀门应采用奥氏体不锈钢材质

October 14th, 2009

奥氏体不锈钢是以奥氏体组织或以奥氏体组织为主的不锈钢。奥氏体不锈钢具有多种优越的性能,可应用于各种不同的领域,尤其是因其优异的低温韧性使之作为低温结构材料而被广泛应用在超低温工程中。目前,超低温阀门大多选用奥氏体不锈钢制造。

超低温阀门是低温工程中不可缺少的流体管路控制装置。超低温阀门的功能与普通阀门基本一致,也是用于接通或切断管路介质、调节介质压力和流量。目前,超低温阀门有闸阀、截止阀、止回阀、球阀、蝶阀及节流阀等类型,主要用于气体的液化、分离、输送和贮存等设备上。使用温度可达 -270 度以下。

超低温阀门是在深冷的低温范围内工作的阀门。对其工作温度的划界,目前尚无统一规定。例如俄罗斯把在 -272 ~ -153 度温度范围工作的阀门称为超低温阀门;日本液化石油气管理法则把工作在低于 -150 度的阀门称为超低温阀门;我国目前尚未规定超低温阀门的温度界限。在阀门行业业内,一般以 -100 度作为超低温阀门的工作温度上限,也就是说把工作温度低于 -100 度的阀门定为超低温度阀门,这是一种按阀门使用材料来进行分界的方法,即当工作温度小于 100 度时,阀门的主体材料选用奥氏体不锈钢。

超低温阀门的工作介质不仅温度低,而且大部分或有毒,或易燃易爆,或渗透性强,因此决定了对阀门用材的诸多特殊要求:

  1. 良好的耐低温性超低温阀不仅要求在设定的温度下能正常工作,同时也要保证在常温下的工作性能。因此,所选材料既要满足常温力学性能,又要符合使用温度下对力学性能的要求。尤其要求材料在超低温下应具有足够的韧性以防止低应力下的脆性断裂。同时要求材料组织稳定,保证在使用过程中不会因相变而引起尺寸变化,最终导致阀门密封失效。
  2. 与介质相容性超低温阀门用材应与工作介质相容,即对介质具有足够的化学抵抗力,保证阀门在使用期限内,与介质相接触材料的化学及物理性质不会发生显著变化。同时,阀门用材还应符合低温介质防爆性的相容条件。
  3. 低的热导率由于超低温阀的工作温度很低,为降低传热,控制热漏,阀门除采用特殊结构(设置绝热装置)外,还应选用热导率相对低的材料,以减少热损失。
  4. 良好的焊接性能锻焊结构的阀体材料或对焊连接的阀门主体材料,应考虑材料的焊接性能和在使用温度下焊缝的可靠性。需熔敷特殊合金(如 Co-Cr-W 硬质合金)的密封面时,还应考虑材料本身堆焊(喷焊)的可行性。
  5. 经过分析,具有面心立方晶格的铜、铝合金和奥氏体不锈钢等材料,因没有低温脆性现象,故可作为超低温阀门用材。虽然铜、铝合金各有一定的优点,但因强度低,一般只用于低压及小口径阀门。而 9% 镍钢虽然可用于 -196 度工况中,但由于工艺复杂,一般很少选用。只有奥氏体不锈钢适宜作为各种规格、不同压力等级的超低温阀门用材。

不锈钢阀门特点及使用范围

October 14th, 2009

不锈钢阀门使用优点:

  1. 双重的密封设计(波纹管+填料)若波纹管失效,阀杆填料也会避免泄漏,并符合国际密封标准。
  2. 安全环保,没有流体流失,降低能源损失,提高工厂设备安全。
  3. 使用寿命长,减少维修次数,降低经营成本。
  4. 坚固耐用的波纹管密封设计,保证阀杆的零泄漏,提供无需维护的条件。

不锈钢阀门使用范围:

适用于导热油、有毒、易燃、渗透性强、污染环境、带放射性的流体介质管路上作切断阀,也可用于调节,是创造无泄漏工厂的优质产品。